非平衡磁控溅射CrTiAlN镀层摩擦学性能分析

为探讨CrTiAlN镀层高硬度、低磨损机理,应用UDP850/4镀层设备,在高速钢和单晶硅基体上制备了CrTiAlN复合镀层,并测试了其力学性能和摩擦学性能,采用XRD、SEM、TEM等手段对镀层微观组织结构进行了分析.结果表明:在75 V负偏压下沉积的镀层具有显微硬度高、摩擦系数小,磨损率低,膜/基结合和韧性良好;镀层由CrN、TiN、AlN、Cr2N和Ti2N等纳米晶组成;纳米晶粒弥散于非晶的结构是硬度增强的机理;良好的膜基结合、韧性好和低摩擦系数是镀层具有低磨损的原因.     

纳米碳化硅-镍复合电镀的研究

采用复合电镀技术在铜基上制备了高硬度、高耐磨的Ni-SiC纳米镀层。研究了阴极电流密度、镀液pH、温度以及搅拌速度对复合沉积层的显微硬度和共沉积速率的影响,同时优化了各工艺参数,并对Ni-SiC纳米复合镀层进行了表面形貌和能谱分析。实验结果表明,Ni-SiC纳米复合电镀层表面平整光滑,显微组织均匀、致密,其显微硬度也较纯镍镀层有显著提高。     

工艺因素对脉冲电沉积Ni-P合金镀层组织及性能的影响

采用脉冲电沉积方法在Q235钢表面制备Ni-P合金镀层.通过扫描电镜(SEM)观察、显微硬度测试和沉积速率计算,探讨了脉冲频率、镀液温度和占空比等工艺因素对Ni-P合金镀层组织和性能的影响.结果表明:在脉冲频率1 500Hz、占空比0.2和镀液温度50℃的工艺条件下,可以获得沉积速率较快、显微硬度较高和组织细小均匀的高磷非晶态Ni-P合金镀层.     

化学镀Fe-Zn镀层的显微硬度实验研究

在制得Fe-Zn合金镀层的基础上,研究二元非晶态Fe-Zn合金的显微硬度随镀液中的ZnSO4/（ZnSO4＋FeSO4）的比值、热处理温度及镀层结构的变化关系。结果显示,随着镀层中Zn含量的增加,镀层的显微硬度先增加后减小,在ZnSO4/（ZnSO4＋FeSO4）比值为0.47时达到最大值。在热处理过程中,非晶态镀层在400℃开始晶化,此时镀层的显微硬度出现峰值。     

非平衡磁控溅射掺Cr类石墨镀层的结构分析

采用非平衡磁控溅射离子镀技术,通过调节Cr靶的溅射功率,在单晶硅基片上沉积制备了一系列不同Cr含量的类石墨(Cr-GLC)镀层样品.利用Raman光谱仪、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子电镜(TEM)、显微硬度计分析了Cr-GLC的微观结构和显微硬度.结果表明,利用非平衡磁控溅射得到的Cr-GLC镀层,随Cr含量的增高,硬度逐渐降低并趋于稳定.当Cr含量小于4%时,Cr只以单质非晶态分布于非晶GLC中,Cr的掺杂降低了内应力;当Cr含量超过4%后,还有CrCx纳米晶存在于非晶态的GLC中;镀层由C、Cr和CrCx纳米晶粒组成非晶结构.     

磁控溅射TiN薄膜工艺参数对显微硬度的影响

测试了各种工艺参数下磁控溅射制备TiN薄膜的显微硬度，并研究了TiN薄膜硬度随偏压、N2流量及溅射功率的变化．实验结果表明：N2流量对薄膜性能和结构影响较大，随着N2流量的增加，氮化钛薄膜的硬度先急剧上升，到15mL／s时达到最大值，然后氮化钛薄膜硬度平缓下降，在无偏压的情况下，氮化钛薄膜的硬度很低，加偏压后，由于离子轰击作用，薄膜硬度增加，但过高的负偏压反而会降低氮化钛薄膜硬度．     

阴极弧电流对TiN及(TiTa)N薄膜结构和性能影响

利用电弧离子镀技术在高速钢基体上制备了TiN和（TiTa)N薄膜，采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对薄膜的微观组织结构进行了系统分析，研究结果显示：随着阴极弧电流的增加，沉积温度线性上升，薄膜由（111）织构向无择优取向转化，阴极弧电流对TiN薄膜的显微硬度影响较大，而对（TiTa）N薄膜的显微硬度无显著影响，此外，讨论了阴极弧电流对TiN和（TiTa)N薄膜的微观组织和性能的影响机制。     

Si_3N_4/TiN纳米多层膜的超硬效应

采用磁控反应溅射工艺制备了Si3N4/TiN陶瓷纳米多层膜,运用X射线衍射、透射电镜和显微硬度仪等对纳米多层膜的微结构、应力状态和硬度进行测试.研究结果表明,Si3N4/TiN多层膜中,Si3N4层为非晶态,TiN层为晶态.Si3N4/TiN多层膜的显微硬度既受调制周期Λ的影响,同时又与调制比有关.当调制比lSi3N4/lTiN=3和调制周期Λ=12.0nm左右时,多层膜的显微硬度达到最大值,其数值比用混合法则计算的值高40%以上.根据实验结果,还提出了该体系出现超硬效应的机制     

高速钢表面PN＋PVD复合处理工艺和性能研究

采用多弧离子镀设备,在高速钢W18Cr4V上先进行等离子氮化,再沉积TiN薄膜,研究了不同渗氮温度和时间对PN+TiN薄膜组织和性能的影响.结果表明,温度为500℃左右和时间为2h以上条件下对W18Cr4V进行渗氮处理后再沉积TiN薄膜,可以得到最佳的薄膜表面显微硬度(1800～2000HV0.05)和膜/基结合力(50N),涂层耐磨性也得到明显提高.     

TD3合金离子渗氮耐磨性能研究

采用离子渗氮技术对TD3合金表面进行离子渗氮处理,采用金相显微镜、XRD,对渗氮层的组织形貌、物相结构进行观察分析;用显微硬度仪(维氏)测量渗氮层硬度,再用摩擦磨损试验机(往复式)进行常温干摩擦实验,对其耐磨性、磨痕形貌进行分析。结果表明:渗氮层深度可达80μm,渗氮层显微硬度最高可达1 190 HV,较基材硬度提高2.3倍以上,渗氮层含TiN、Ti_2N。渗氮试样磨痕深度与宽度减小,耐磨性能比基材也有显著提高。     

TC4合金氩弧熔覆TiN复合涂层的组织及耐磨性

为提高钛合金表面性能,以TiN粉和Ti粉为原料,利用氩弧熔覆技术,在TC4合金表面成功制备出TiN增强Ti基复合涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆涂层的显微组织和物相组成;利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机测试了复合涂层的显微硬度和室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆涂层主要由TiN棒状树枝晶和TiN颗粒组成,复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达9.5 GPa;复合涂层在室温干滑动磨损实验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是磨粒磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近9倍。     

Research on C_3N_4 Superhard Compound Thin Film and Its Application

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣ3Ｎ4 ｉｓａｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｕｐｅｒｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ.Ｉｔｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｔｈｅｏｒｙｔｏｈａｖｅａｈａｒｄｎｅｓｓｔｈａｔｃａｎｂｅｃｏｍｐａｒａｂｌｅｔｏｏｒｅｖｅｎｅｘｃｅｅｄｉｎｇｔｈａｔｏｆｄｉａｍｏｎｄ[1 4 ] ,ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｓｔｈｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｏｆｍａｎｙｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ.Ｆｕｊｉｍｏｔｏ[5] ｄｅｐｏｓｉｔｅｄＣ3Ｎ4 ｃｏａｔｉｎｇｓｏｎＷＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｂｙＩｏｎＡｓｓｉｓｔｅｄＤｙｎａ…     

氮化钛薄膜的制备及其机械性能的研究

氮化钛（TiN）薄膜独特的性能不仅在机械工业和商品的表面装饰行业上有着广泛的应用,而且在临床制品及人工器官领域也展示了潜在的应用前景.研究利用大功率偏压电源的多弧离子镀技术,采用工具镀工艺,在Ti-6Al-4V合金材料表面制备了TiN薄膜.用X射线光电子能谱检测证明了所制备的薄膜确为TiN.机械性能测试表明具有TiN涂层样品的显微硬度大大高于Ti合金基材,同时耐磨性能也明显得到改善.     

多层耐磨硬涂层纳米力学性能评定新方法

阐述了利用纳米硬度计研究涂层纳米力学特性的纳米压痕方法以及涂层纳米力学特性、附着、断裂韧性的评定指标 ,分析了载荷P与压入深度h关系曲线和载荷P与压入深度平方h2 关系曲线的特征 ,并提出用P -h和P -h2 关系曲线完整描述涂层纳米力学特性的方法 P -h2 曲线与P -h曲线一道就可完整反映涂层界面失效、断裂失效的整个过程 应用该方法对化学气相沉积 (CVD)TiN/Ti(C ,N) /TiC/Ti(C ,N) /TiCTi(C ,N) /TiC七层耐磨硬涂层进行了研究 结果表明 ,其具有较高的硬度、韧性和耐磨性     

PEMSIP法Ti2N和TiN两相涂层工艺研究

介绍了等离子体增强磁控溅射离子镀ＴｉＮ涂层的工艺，组织结构和性能，研究了氮分压和靶功率对涂层相组成和性能的影响，讨论了Ｔｉ２Ｎ对涂层硬度的影响，实验结果表明，由Ｔｉ２Ｎ和ＴｉＮ两相组成的涂层硬度高，显著提高刀具耐用度。     

Si掺杂TiSiN涂层的结构特征及力学性能

通过射频磁控溅射在单晶硅(111)和硬质合金衬底上制备Si掺杂的TiSiN纳米复合涂层。采用双靶溅射技术,保持Ti靶功率不变,改变Si靶的功率以获得Si含量不同的TiSiN纳米复合涂层。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计表征TiSiN涂层的结构、成分、形貌和硬度。研究结果表明,Si靶溅射功率对TiSiN涂层的结构和力学性能影响较大。随着Si靶溅射功率的增加,TiN晶粒特征峰由(111)向(200)转变,在20 W的Si靶溅射功率下(111)面取向最优。涂层厚度随着功率的增大呈现先增大后减小的趋势。Si以非晶相Si_3N_4的形式存在;随着Si含量的增加表面晶粒得到细化,在20 W的Si靶溅射功率下,涂层晶体生长致密光滑,涂层硬度高达2 600 HV。     

医用不锈钢表面TiN薄膜的组织结构和力学性能研究

为改善医用不锈钢的耐磨性,采用反应磁控溅射在304不锈钢表面沉积了TiN薄膜,研究了Ti过渡层沉积时间对TiN薄膜微观结构和力学性能的影响。通过Ｘ射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪、FST1000型薄膜应力测试仪、HSR-2M摩擦磨损试验机和WS-2005型涂层附着力自动划痕仪对样品进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,当Ti过渡层沉积时间为20 min,Ti过渡层厚度为340 nm时,TiN薄膜结晶性最强,硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.6 GPa和327.5 GPa,平均摩擦因数达到最小值0.45,临界载荷达到最大值24.7 N,TiN薄膜的力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力达到最优。进一步延长Ti过渡层的沉积时间,TiN薄膜的柱状晶组织粗化、力学性能、摩擦性能以及与基体的结合力均降低。     

Research on C<Subscript>3</Subscript>N<Subscript>4</Subscript> superhard compound thin film and its application

By combination of DC reactive magnetron sputtering with multiple arcplating, the alternating C₃N₄/TiN compound film is deposited onto HSS. The core level binding energy and the contents of carbon and nitrogen are characterized by X-ray photoelectron spectrum. X-ray diffraction (XRD) shows that compound thin film contains hard crystalline phases of α-C₃N₄ and β-C₃N₄. The Knoop microhardness in the load range of 50, 5–54, 1 GPa is measured. According to acoustic emission scratch test, the critical load values for the coatings on HSS substrates are in the range of 40–80 N. The metal coated with C₃N₄/TiN compound films has a great improvement in the resistance against corrosion. Many tests show that such a coating has a very high wearability. Compared with the uncoated and TiN coated tools, the C₃N₄/TiN coated tools have a much longer cutting life. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (19875037) Biography: Wu Da-we( (1941-), male, Professor, research direction; thin film and its application.     

双层辉光离子渗金属技术沉积氮化钛薄膜的微观结构研究

采用双层辉光离子渗金属技术,在硬质合金基体表面上制备了氮化钛（TiN）薄膜,通过微观结构和显微硬度分析,研究了基体温度对TiN薄膜性能的影响.实验结果表明：所有TiN样品均具有面心立方结构,并且薄膜生长的择优取向、晶粒尺寸、晶面间距、晶格常数和微观硬度等都与基体温度密切相关.当基体温度为650～780℃时,TiN薄膜具有最小的晶粒尺寸（26.9 nm）和最大的显微硬度（2204 HV）.     

Role of surfactants on particle deposition,wear, and corrosion behavior of TaC particle incorporated electroless nickel-phosphorus coating

The coatings prepared by incorporating submicron-sized TaC particles while depositing Ni and P atoms on the steel substrate via electroless method showed mixed results of surface finishing, microstructural properties, mechanical, tribological, and corrosion behavior with the addition of various surfactants during the coating process. The surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) enhanced the microhardness when added during the coating process of Ni–P–TaC composite, whereas the cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) lowered the microhardness as compared to the surfactant-free coating. Moreover, the TaC particle incorporation was hindered by the surfactants CTAB and Triton X-100. An excellent wear resistance behavior has been observed in the surfactant-free Ni–P–TaC coating in comparison to particle-free Ni–P coating. The Ni–P–TaC coatings showed the dependency of wear behavior on the material properties of the counter sliding surface although this dependency has not been observed in Ni–P coatings. The wear damage in Ni–P coating is immense irrespective of the properties of counter-sliding materials. Various surfactant-used Ni–P–TaC coating surfaces deteriorated much more due to corrosion than surfactant-free Ni–P–TaC coating. Among the various surfactants, the CTAB used Ni–P–TaC coating showed weak corrosion resistance.